孫 超,丁勝強(兗礦集團興隆莊煤礦,山東 濟寧 273500)
加強采煤塌陷的預防和管理,提高企業效益
孫 超,丁勝強
(兗礦集團興隆莊煤礦,山東 濟寧 273500)
采煤塌陷是煤炭開采不可避免的后果,嚴重影響著工農關系,本文從一個煤炭企業的角度出發,通過對采煤塌陷的成因、有效控制塌陷和效益最大化的治理等方面進行分析、論述,加強采煤塌陷的預防、管理,采取有效措施,達到減少塌陷面積、控制塌陷的形成和變形損壞程度,并科學有效的治理采煤塌陷,從而提高煤炭企業效益。
采煤塌陷;塌陷分析;管理;提高效益
煤炭開采會造成地表崩塌、開裂、沉降等塌陷災害,給地表的土地、建筑物和其它設施造成一定的破壞,其中主要是土地損壞,出現土地下沉、附加坡度和出現裂縫為特征。塌陷損壞如不能及時處理,會造成工農關系的緊張和矛盾,影響社會和諧和企業生產。采煤塌陷早已引起相關人士的高度重視,在塌陷和治理技術等方面有許多論述。但在煤炭價格下滑,生產舉步維艱和經營形勢不容樂觀的當前,作為一個煤炭企業對采煤塌陷的預防、管理有了更高的要求。
1.1 造成塌陷的地層變形和影響因素
地下煤炭采出后,上覆巖層因地應力變化將逐步發生移動和變形,在地表出現塌陷、裂縫等塌陷特征。對此,煤礦技術人員已總結出一套計算方法和公式,而且通過觀測和總結,基本能掌握本區域地表塌陷規律(地表塌陷規律是指地下開采引起的地表移動和變形的大小、空間分布形態,及其與地質采礦條件的關系)和程度,在此不再贅述。在眾多影響塌陷的因素中,主要因素有采深、地層巖性、開采范圍、煤層厚度傾角和開采布置方式等。由此可見,有些因素是可以人為干預的,主要是開采范圍和布置方式。
追本溯源可以發現,影響塌陷的關鍵是采出了煤炭而沒有填入相應物質,這一方面井田注漿充填技術可以有效的解決。雖然不能采出多少填入多少,但有效的填入可以控制和緩解采煤塌陷范圍和程度。這就為加強管理、合理布置和利用充填技術創造了條件。
1.2 采煤塌陷的危害
煤炭開采引發地表沉陷和地下水及含水層破壞,造成地表建筑物損毀。采煤塌陷危害巨大,不僅造成土地和生態環境的巨大破壞,而且還威脅著井田內居住人員的生命、財產安全。這有目共睹不再詳述。
采煤塌陷是可以通過管理、采取技術措施適當控制的,雖然由于經濟、技術原因還無法完全消滅塌陷,但有效的加以控制能達到減少塌陷范圍、降低塌陷程度的效果,取得良好的社會、經濟效益。
2.1 有效的采煤布置與管理
隨著煤炭企業經營形勢的江河日下,采煤塌陷受到越來越多的重視,不難發現有一些好的管理措施,可以起到事半功倍的效果。如在開采規劃時就能樹立“預防為主,保護優先”的原則,合理規劃采煤工作面的長度、寬度和位置、開采順序,對塌陷形成具有重大意義。
2.2 充填技術的管理與應用
國家鼓勵推廣采用覆巖離層注漿,利用尾礦、廢石充填采空區等技術,減輕采煤塌陷。隨著煤炭企業生產的發展,開采深度增加、壓煤村莊搬遷成本上升和開采充填工藝的成熟完善,充填開采越來越多的得到重視和應用。充填開采有效的抑制和緩解了地層垮落,實踐表明80%以上的高充填率可以達到地表輕微變形、建筑物損壞等級在1級內的效果。從而避免了采煤塌陷的種種惡果,實現了煤炭的綠色開采。但充填開采也存在增加成本、影響開采進度等因素,整個工作面的完全充填往往不容易實現。
綜上所述,對充填技術的設計和合理應用,達到有效的控制采煤塌陷、緩解采煤塌陷造成的破壞是切實可行的。這就需要根據煤礦本身的情況,綜合考慮有效的使用充填技術這一利器,推進煤炭企業的可持續發展。特別是在部分壓煤村莊下的開采,進行局部充填實現不搬遷開采,避免塌陷對村莊的影響和破壞。以及在長期使用的建筑物、水利設施和人文景觀下開采時使用,達到調解塌陷位置、面積和損壞程度的作用。這對現階段的煤炭企業在緩解搬遷、有效利用資金使之效益最大化等方面無疑具有重大意義。
3.1 及時治理與分區治理相結合
由于煤炭開采的分區布局和地形地貌的差別,有時進行較大范圍的區域治理比單一的工作面塌陷地表治理效果更好。尤其是從生態學角度以及不能繼續耕種的塌陷土地整體規劃治理方面來講,區域綜合治理具有明顯的優勢和更高的效益。但區域治理在時間和空間上跨度大,對工作面塌陷的及時簡易治理也必不可少,這就需要把及時治理與分區治理相結合,按“近細遠粗”的原則,結合當地土地利用總體規劃和生態規劃,分別制定土地治理(復墾)整體規劃以及近期工作安排。
3.2 根據采煤塌陷情況和程度,確定合理的治理方案
采煤塌陷的范圍和塌陷變形程度在地表不同位置是不同的,采煤塌陷有自身的規律。比如塌陷區的地表裂縫一種為永久性裂縫帶,位于采區邊界拉伸區,裂縫的寬度和深度較大,大致平行于采區邊界方向。這些裂縫只有當相鄰工作面的開采,或者人工充填,或者經歷較長時間的自然作用才能閉合。另一種為動態裂縫,它隨工作面的向前推進,出現在工作面前方的動態拉伸區,裂縫的寬度和深度較小,呈弧形分布,大致與工作面平行而垂直工作面的推進方向。隨著工作面的繼續推進,動態拉伸區隨后又變為動態壓縮區,動態裂縫可重新閉合。對于不同的裂縫就要采取不同的治理措施,編制治理方案時就要考慮這些因素,合理確定治理方案,從而有效的控制治理費用。
3.3 加強管理、健全制度,保證治理的有效實施
塌陷治理的實施需要制度和措施的有力保障,因為其實施涉及眾多相關部門,以及所在鄉、村人員的組織和配合協調問題,牽涉面廣,是一項復雜的社會工程。因此,必須加強管理,如果能成立多方參與的聯合領導小組,在小組的統一領導下,由生產單位牽頭,實行項目負責制,對項目策劃、建設、實施全過程負責,效果最好。其次,健全制度、措施,在塌陷治理工作的日常管理、組織實施、監督驗收等方面,建立完善的管理制度,明確各職能部門的責任和義務,同時建立科學的相關實施制度,如實行項目工程招標制、工程監理制度、資金保障制度等,才能確保治理達到最好的效果。
加強采煤塌陷的預防、管理,能提高企業的經濟和社會效益。經濟效益方面:可以降低塌陷范圍和塌陷損害程度,節約部分治理費用。利用充填技術可以預防塌陷,處理煤矸石、節省矸石堆放占地費用,同時充填后改變巷道受力狀況,可減少巷道維護費用。
社會效益方面:有利于煤炭企業的綠色開采和可持續發展,減少煤礦在工農關系協調工作方面的矛盾,創造和諧礦區。塌陷治理使被損毀的生態系統得到改善和加強,有效的改善大氣環境、防止水土流失和環境污染。
綜上所述,加強采煤塌陷的預防、管理勢在必行,可以提高企業效益,當前具有普遍的現實意義。